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Einführung in die PCR

Die Strangtrennung

Eine DNA1) ist ein sehr stabiles Molekül - zumindest unter normalen Bedingungen. Die Stabilität der DNA-Doppelhelix ist vor allem auf die Stapelkräfte (stacking interactions) zwischen den benachbarten Basenpaaren zurückzuführen, die in dem gewundenen Molekül schichtartig übereinander liegen (π-π-Wechselwirkungen). Auch die Wasserstoff-Brückenbindungen tragen, wenn auch in geringerem Umfang, zur Stabilität der DNA bei (mehr dazu in der Lerneinheit DNA-Strukturen).

Bei kurzen doppelsträngigen DNA-Molekülen bis zu einer Länge von etwa 50 Nucleotiden ist die Stabilität der Doppelhelix abhängig von der Länge des Polymers. Aus der Summe der GC- und A=T-Paare kann ein Schmelzpunkt berechnet werden, zu dem ein GC-Paar aufgrund der drei H-Brücken mehr beiträgt als ein AT-Paar. Für längere DNAs ist der Zusammenhang komplexer, diese Moleküle schmelzen bei mittlerem GC-Gehalt um 85 °C. Grundsätzlich sind GC-reiche Abschnitte stabiler und damit weniger schnell schmelzbar als AT-reiche Abschnitte. Der Schmelzpunkt einer DNA wird auch durch DNA-bindende Proteine oder Salze in der Lösung beeinflusst. Mehr dazu auf der Seite Denaturierung - Renaturierung.

Der DNA-Denaturierungsschritt muss daher lang genug sein, um die DNA vollständig aufzuschmelzen, und kurz genug, um die hitzestabile Polymerase nicht in ihrer Aktivität zu beeinträchtigen.

Bei der Wahl der Primer ist besonders auf die Stabilität der Primer-Enden zu achten, denn diese beeinflussen die Stabilität des Gesamtmoleküls erheblich. Die Enden einer DNA "atmen", d.h. die Basenpaarbindung wird immer wieder kurzzeitig aufgelöst, da endständige Nucleotide nur nach einer Seite Stapelkräfte ausbilden können. Die Enden einer doppelsträngigen DNA sollten daher bevorzugt ein oder mehrere GC-Paare enthalten, die die Stabilität des Moleküls steigern.

1)DNA: Desoxyribonucleinsäure
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